Sensores de control de temperatura de transformadores sumergidos en aceite

I. Especificidad del control de la temperatura de los transformadores sumergidos en aceite

• El aceite aislante circula durante el funcionamiento, y la distribución de la temperatura se ve afectada por la circulación del aceite (la temperatura de la capa superior suele ser superior a la de la inferior);
• La temperatura del devanado es el principal indicador de control, pero los devanados están sumergidos en aceite, lo que dificulta la medición directa (hay que atravesar el aislamiento o basarse en extrapolaciones indirectas);
• El sensor debe ser resistente a la corrosión química de los aceites aislantes (por ejemplo, aceite mineral, aceite sintético) y adaptarse a una gama de temperaturas de - 30°C a 150°C;
• Algunos escenarios requieren un diseño a prueba de explosiones (por ejemplo, espacios sellados como almohadas y tanques de petróleo para evitar explosiones de vapor de petróleo inducidas por chispas).

En segundo lugar, tipos de sensores de temperatura y características comunes

1. Sensores de resistencia de platino (Pt100)

• Alta precisión (error ≤ ± 0,1 ℃ ~ ± 0,5 ℃), buena linealidad, adecuado para la medición de la temperatura del aceite, la superficie del bobinado y otras temperaturas de contacto directo;
• Estable, larga vida útil (hasta 10 años o más), puede soportar la inmersión prolongada en aceite aislante (necesidad de encapsular la carcasa resistente a la corrosión);
• Requiere transmisión por cable, es susceptible a interferencias electromagnéticas (se requiere cable metálico de apantallamiento) y es de pequeño tamaño (diámetro de 5~10 mm), adecuado para incrustar en depósitos de combustible o almohadas de aceite.
  Escenarios aplicables::
• Control de la temperatura del aceite en la parte superior del depósito (directamente sumergido en el aceite, lo que refleja el estado general de disipación del calor);
• Temperatura superficial del bobinado (fijada al exterior del bobinado mediante un soporte aislante, aislamiento necesario).

2. Sondas termopar (tipo K, tipo E)

• Amplio rango de temperatura (-200℃~1300℃), puede adaptarse a la alta temperatura de los escenarios de sobrecarga de corta duración del transformador (como la sobretemperatura de corta duración del devanado a 200℃);
• Estructura sencilla, bajo coste, resistente a vibraciones y choques, resistente a la corrosión del aceite cuando está encapsulado en una carcasa metálica;
• Menor precisión (error ±1℃~±3℃), requiere compensación del extremo frío (la temperatura ambiente afecta a la medición) y la linealidad es peor que la de la resistencia de platino.
  Escenarios aplicables::
• Supervisión de necesidades que no son de alta precisión, como la temperatura del aceite del fondo del tanque y la temperatura del núcleo;
• Se utiliza como sensor de reserva para las resistencias de platino para una supervisión redundante a temperaturas extremas.

3. Regulador de temperatura del aceite con sensor incorporado (termómetro de presión)

• No requiere alimentación eléctrica, intrínsecamente seguro (sin riesgo de chispas eléctricas), adecuado para escenarios antideflagrantes (por ejemplo, encima de depósitos de combustible);
• Construcción robusta, resistente al aceite y las vibraciones, fácil mantenimiento (esperanza de vida de más de 15 años);
• Baja precisión (error ±2℃~±5℃), tiempo de respuesta lento (nivel de minutos), incapaz de emitir directamente señales eléctricas (necesita emparejarse con contactos para un control sencillo).
  Escenarios aplicables::
• Control rutinario de la temperatura del aceite de transformadores sumergidos en aceite (especialmente para transformadores pequeños y medianos) como medio principal de medición de la temperatura o como reserva;
• Escenarios de control básicos en los que es necesario conectar sistemas de refrigeración (por ejemplo, bombas de aceite, ventiladores).

4. Sensores fluorescentes de fibra óptica

• Resistencia extremadamente fuerte a las interferencias electromagnéticas (transmisión de señales ópticas por fibra óptica, sin partes conductoras), totalmente adaptada al lado de alta tensión del transformador del fuerte entorno electromagnético;
• Alta precisión de medición (error ≤±0,5°C), tiempo de respuesta rápido (milisegundos), captura en tiempo real de las fluctuaciones de temperatura del bobinado;
• Resistente a la corrosión del aceite, alta temperatura (temperatura de funcionamiento a largo plazo - 50 ℃ ~ 200 ℃), la sonda es pequeña (diámetro ≤ 2mm), se puede incrustar dentro del bobinado sin dañar el aislamiento;
• La fibra óptica es intrínsecamente flexible, lo que facilita su paso por la compleja estructura del transformador, e intrínsecamente segura (sin riesgo de chispas eléctricas) para escenarios a prueba de explosiones.
  Escenarios aplicables::
• Supervisión directa de los puntos calientes del devanado en grandes transformadores sumergidos en aceite (que refleja con precisión el punto de mayor temperatura del devanado y constituye el dato central para evaluar el envejecimiento del aislamiento);
• Escenarios que requieren una gran precisión de medición y capacidad antiinterferente (por ejemplo, transformadores de 220 kV y superiores);
• Cuando se requiere un funcionamiento estable a largo plazo con bajos costes de mantenimiento (los materiales fluorescentes pueden durar más de 10 años).

5. Sensores infrarrojos (sin contacto)

• Medición sin contacto y sin rotura de la junta del depósito (adecuado para el reequipamiento de transformadores antiguos);
• Instalación flexible, control remoto de la pared exterior del depósito, temperatura superficial del nivel de aceite de la almohada de aceite;
• Mayor error (±3℃~±10℃), muy afectado por el entorno (por ejemplo, manchas en el indicador de nivel de aceite, luz solar directa), incapaz de medir la temperatura interna.
  Escenarios aplicables::
• Como complemento a los sensores de contacto, se supervisa el estado térmico general del depósito;
• Transformadores antiguos o escenarios de supervisión temporal en los que no es conveniente instalar sensores de contacto.

III. Principales puntos de control y requisitos de instalación

IV. Factores clave para la selección

1. Temperatura: Cubre las temperaturas normales de funcionamiento (de 40°C a 100°C) y las temperaturas de sobrecarga de corta duración (por ejemplo, de 120°C a 150°C);
2. Requisitos de precisiónPuntos calientes del devanado: los puntos calientes del devanado deben controlarse con una precisión de ±1 °C (se prefiere la fibra óptica fluorescente), la temperatura del aceite superior puede relajarse a ±2 °C (basta con Pt100);
3. adaptación medioambiental: Requiere resistencia a la corrosión por aceite aislante (paquete de acero inoxidable opcional), a prueba de explosiones (por ejemplo, aprobación Ex dⅡCT4), impermeable (protección IP68);
4. Viabilidad de la instalación: Se necesitan sensores miniaturizados para bobinados empotrados (diámetro ≤ 5 mm) e interfaces adecuadas (por ejemplo, rosca M27 x 2) para el montaje en depósitos;
5. Compatibilidad de señalesSistema SCADA (por ejemplo, 4~20 mA, salida RS485) para facilitar la supervisión y el control a distancia.

V. Configuración típica de un sistema de control de temperatura

• transductoresRecogida de la temperatura del aceite superior, temperatura del bobinado (directo o indirecto);
• termostatoRecibe las señales de los sensores, muestra la temperatura y fija los umbrales (por ejemplo, 80°C para poner en marcha el ventilador, 100°C de alarma, 130°C de disparo);
• actuadoresEnganche de los equipos de refrigeración (bombas de aceite, ventiladores), el exceso de temperatura inicia automáticamente la refrigeración, las condiciones extremas disparan la protección.

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